Efeito da sazonalidade na imagem focal de concentradores solares do tipo Scheffler (2024)
- Authors:
- Autor USP: MORAES, ISABEL KODAMA CORREA DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Assunto: ENERGIA SOLAR
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Este trabalho apresenta um estudo de caracterização da imagem formada por um concentrador de Scheffler de 2 m2 no equinócio em relação à variação da declinação solar ao longo do ano para auxiliar em projetos de receptores mais eficientes. Os concentradores de Scheffler possuem a característica de manter o seu foco e estrutura fixos conforme a declinação solar e o azimute variam. Essa condição é garantida por possuir dois eixos de rastreamento e uma superfície refletora flexível, cuja geometria corresponde à seção lateral de um paraboloide delimitada por uma moldura elíptica. As análises se basearam em modelo matemático e dados de experimentos mensais realizados durante um ano. A calibração do sistema foi feita pelo método indireto que utiliza uma câmera digital e uma placa lambertiana, e os valores dos pixels foram relacionados à média histórica de DNI aferida por um pireliômetro no intervalo de uma hora em torno do meio-dia solar. As curvas teóricas referentes à área de abertura do concentrador apresentaram um comportamento cíclico em que o valor mínimo foi de 1,24 m2 próximo ao solstício de Capricórnio e o máximo foi de 2,74 m2 próximo ao solstício de Câncer. A área do núcleo apresentou um comportamento semelhante e variou no intervalo de 3,0 cm2 a 7,9 cm2. As simulações mostraram que a elevação do ângulo de abertura do cone de reflexão levou ao aumento da área da imagem. Considerando os resultados teóricos e experimentais, encontrou-se um ângulo óptico de abertura médio para o concentrador estudado de 55,5 mrad. Observou-se um comportamento semelhante entre as curvas da potência incidente no núcleo e da proporção entre as áreas do núcleo e fronteira. No núcleo, a potência variou de 280,2 W a 1.508,5 W, e o fator de interceptação de 28% a 76%. Na fronteira, a potência foi de 974,9 W a 1.907,9 W, e ofator de interceptação de 79% a 100%. Em ambas as regiões, as potências mínimas ocorreram no experimento de novembro, e as máximas no de agosto. O pico do fluxo de energia incidente no foco variou de 165,8 kW/m2 a 382,5 kW/m2. De modo geral, os picos mínimos ocorreram próximos ao solstício de dezembro e os máximos próximos aos equinócios. Uma parcela de fluxo de energia deslocada do centro foi observada nas distribuições próximas ao solstício de junho, que contribuiu para a redução da intensidade do pico nessas datas. A razão de concentração de energia depende do DNI, da área de abertura do concentrador, dos ajustes e dos processos construtivos. Os resultados experimentais apresentaram concordância com o funcionamento teórico do concentrador de Scheffler e podem ser utilizados em projetos de dimensionamento de receptores.
- Imprenta:
- Data da defesa: 26.02.2024
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ABNT
MORAES, Isabel Kodama Correa de. Efeito da sazonalidade na imagem focal de concentradores solares do tipo Scheffler. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-29042024-104308/pt-br.php. Acesso em: 25 maio 2024. -
APA
Moraes, I. K. C. de. (2024). Efeito da sazonalidade na imagem focal de concentradores solares do tipo Scheffler (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-29042024-104308/pt-br.php -
NLM
Moraes IKC de. Efeito da sazonalidade na imagem focal de concentradores solares do tipo Scheffler [Internet]. 2024 ;[citado 2024 maio 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-29042024-104308/pt-br.php -
Vancouver
Moraes IKC de. Efeito da sazonalidade na imagem focal de concentradores solares do tipo Scheffler [Internet]. 2024 ;[citado 2024 maio 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-29042024-104308/pt-br.php
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